IRADIASI PANGAN DAN PEMANASAN DENGAN “MICROWAVE”
Souv ia
Digitally signed by Souvia DN: cn=Souvia, o, ou, email=souvia@unpad. ac.id, c=ID Date: 2009.11.20 06:00:16 +07'00'
9.1 Pendahuluan •
Iradiasi dan pemanasan dengan microwave berbeda dalam mekanisme kerja dan tujuan penggunaan
Persamaannya
: memanfaatkan energi radiasi menghasilkan efek tertentu ketika diabsorbsi oleh makanan
Irradiasi
Microwave
9.2 Iradiasi Pangan 9.2.1 Sejarah dan Jenis-Jenis Energi
Radiasi
Penelitan iradiasi pangan ditujukan untuk
keamanan dan kesehatan dari produk pangan yang diiradisiasi Iradiasi pangan dapat digunakan sebagai pengganti bahan-bahan kimia dan pestisida berbahaya yang digunakan dalam pengawetan pangan
9.1.2 Jenis-Jenis Energi Jenis energi radiasi berbeda dalam hal panjang gelombang, frekuensi, daya tembus dan dampaknya pada sistem biologis
Tabel 9.1 Efek Bakterisidal Energi Radiasi dari Berbagai Panjang Gelombang Klasifikasi Radiasi Elektro-Magnetik Tidak Tampak (Gelombang Panjang) Radio Infra-merah (panas) Tampak Merah, jingga, kuning, hijau, biru, violet Tidak Tampak (Gelombang Pendek) Ultraviolet
Panjang Gelombang (nm) Sangat panjang ≥ 800
Efek Bakterisidal Negatif Menaikkan suhu
400 – 800
Sedikit atau Negatif
13.6 – 400 320 – 400 280 – 320 200 – 280 150 – 200 100
Fotografi dan Flouresensi Pencoklatan kulit manusia, anti-rachitis (vitamin D) Daya antibakteri maksimal Zona Shuman Pembentukan ozon, Antibakteri pada konsentrasi tepat
Gambar 9.1 Spektrum Gelombang Elektromagnetik (Fennema Vol 2, tahun 1996)
Jenis-jenis radiasi:
Bohlam : menghasilkan sinar tampak Lampu infra-merah : menghasilkan energi inframerah, bersifat memanaskan bahan yang disinari Sumber-sumber lain, menghasilkan: 1. Gelombang radio - Tidak tampak 2. Sinar UV - Tidak panas 3. Sinar kosmik
9.2.3 Radiasi Ion dan SumberSumbernya Bahan radioaktif dijumpai di alam maupun yang diproduksi
dalam reaktor nuklir (=isotop radioaktif) : mengeluarkan berbagai jenis radiasi dan partikel energi Radiasi yang dihasilkan : - Partikel α (alfa) - Partikel/radiasi β (beta) - Sinar γ (gamma) atau foton (packets of energy) - Neutron Jenis-jenis emisi untuk pengolahan pangan : radiasi γ dan β, karena daya tembus untuk merusak mikroorganisme dan enzim, tanpa membuat makanan itu radioaktif
9.3 Unit Radiasi
Intensitas dan dosis radiasi dapat diukur dengan : Satuan roentgen 1 Elektron-Volt Satuan rad Kelipatan-kelipatan dari rad antara lain: - Krad, Mrad, yaitu unit-unit untuk mengukur dosis radiasi yang terserap - Gray (Gy) = 102 rad
9.4 Efek Radiasi Ionizing Radiation Radiasi Ion Berbeda dalam Hal : -Tingkat energi ion -Daya tembus berbeda-beda -Kemampuan ionisasi
Bahan Pangan : Reaksi-reaksi dengan Bahan Pangan : - padatan, cairan dan gas - air Pembentukan : - pasangan ion - radikal bebas - produk reaksi radikal bebas dan molekul lain - perubahan fisik - perubahan kimia
• Efek Radiasi dalam Pangan : Perubahan pada
mikroorganisme, enzim, komponen pangan • Efek Radiasi ion dipengaruhi oleh: a) Daya tembus radiasi ion: radiasi γ > radiasi partikel β b) Kemampuan radiasi untuk mengubah molekul bahan
pangan c) Kemampuan untuk mengionisasi atom-atom bahan pangan yaitu melepaskan elektron-elektron dari atom-atom bahan pangan. Kemampuan radiasi β > radiasi γ d) Tingkat energi radiasi
Radikal bebas: Bagian dari molekul, grup atom atau atom-atom tunggal yang memiliki elektron yang tidak berpasangan Bersifat sangat labil, mudah bereaksi dengan molekul-molekul lain agar memperoleh pasangan elektron sehingga berubah jadi stabil lagi (= tidak reaktif)
9.4.1 Efek Langsung Radiasi Merusak dan mutasi pada sel dan jaringan hidup karena kontak langsung radiasi berenergi tinggi atau radiasi partikel dengan inti sel
9.4.2 Efek Tidak Langsung Radiasi Benturan antara radiasi dengan sel hidup atau molekul bahan (mati) akan menghasilkan pasangan ion dan radikal bebas
•
Reaksi antara 2 radikal hidroksil:
• • •
.OH + .OH radikal Hidroksil
H2O2 Hidrogen Peroksida
• •
Reaksi antara 2 radikal hidrogen
• • •
.H + .H Radikal hidrogen
H2
• • • • •
Reaksi antara radikal hidrogen dan O2 terlarut .H + O2 .HO2 Radikal O2 radikal peroksida Hidrogen Terlarut
• • • •
Reaksi antara 2 radikal hidrogen peroksida . H + O2 H2O2 + O2 Radikal Peroksida Hidrogen Peroksida
• •
Gambar 9.2 Reaksi antar Radikal Hidrogen, Hidroksil dan Peroksida serta Oksigen Terlarut
Mekanisme kerja produk-produk radiasi itu
adalah sebagai berikut : - Hidrogen Peroksida : Bahan oksidator kuat dan racun - Radikal Hidroksil : Oksidator kuat - Radikal Hidrogen : Reduktor kuat Pada pengawetan pangan dengan cara radiasi tujuan utamanya adalah menonaktifkan mikroorganisme dan enzim, dengan meminimalkan perubahan-perubahan pada komponen-komponen bahan pangan
Cara- cara untuk menekan efek tidak langsung dari radiasi yaitu dengan metode: a. Radiasi pada keadaan beku b. Radiasi dalam vakum atau dalam atmosfir inert c. Penggunaan “Free Radical Scavengers”
9.5
Kepekaan Berbagai Makhluk Hidup terhadap Radiasi Ion
• Radiasi ion yang terlalu tinggi menyebabkan : a) Perubahan struktur senyawa-senyawa organik
dan biokimia b) Rusaknya komponen protein, karbohidrat, lemak, vitamin, pigmen, enzim dan zat-zat cita-rasa c) Rusaknya bahan kemasan dari plastik dan lapisan enamel pada permukaan bagian dalam kaleng • Dosis radiasi menunjukkan efek yang berbeda bergantung pada bahan pangannya • Dosis radiasi dan dampaknya pada berbagai makhluk hidup dapat dilihat pada Gambar 9.3 dan Gambar 9.4
Gambar 9.3 Dosis Radiasi dan Dampaknya
(Fennema, 1976) Gambar 9.4 Dosis Radiasi dan Dampaknya (Potter, 1986)
9.6 Faktor-Faktor yang Perlu Diperhatikan dalam Penetapan Dosis Radiasi Tujuan radiasi/iradiasi pangan : pengawetan Faktor penting dalam menetapkan dosis
tersebut ada berbagai yaitu : 1. Keamanan dan kesehatan pangan yang telah diradiasi 2. Kerusakan kualitas inderawi pangan akibat perlakuan radiasi 3. Resistensi mikroorganise terhadap iradiasi 4. Resistensi enzim pangan terhadap iradiasi 5. Biaya pengawetan
9.7 Keamanan dan Kesehatan Pangan Iradiasi 1. 2. 3. 4. 5.
Penilaian keamanan dan kesehatan pangan iradiasi didasarkan atas : Kemampuan untuk membebaskan makanan dari mikroorganisme Nilai gizi makanan radiasi Terbentuknya zat-zat racun akibat radiasi Terbentuk/tidaknya zat karsinogenik Radio-aktivitas pangan iradiasi
9.8 Pemanfaatan Radiasi dalam Penanganan Pangan 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
Saat ini aplikasi radiasi pada pangan adalah untuk : Sterilisasi makanan dalam kemasan tertutup hermitis tanpa memakai proses termal dengan perkataan lain sterilisasi dingin Mengurangi populasi mikroorganisme pada makanan perishable Eliminasi mikroorganisme patogen Pengendalian hama gudang pada serealia Mencegah pertunasan pada kentang, bawang, wortel, dsb Menghambat senesensi pada sayur dan buah antara lain terbukanya kuncup jamur Mencegahnya flavor menyimpang pada makanan beku dan makanan yang disimpan dingin (Cold Storage)
PENGOLAHAN PANGAN DENGAN MICROWAVE Microwave : gelombang elektromagnetik dari radiasi energi, dengan panjang gelombang dan frekuensi antara gelombang radio dan inframerah. •λ : 0,025 – 0,75 nm • Frekuensi : 20.000 – 400 mega hertz ( 1 Hz = 1 cycle/sec) • Dapat mengganggu gelombang radio dan radar sehingga mengganggu komunikasi udara • Microwave untuk pangan memakai frekuensi 2450 MHz dan 915 MHz • Pemanfaatan : sifat pemanasan microwave
9. 9. Sifat-sifat Microwave • • • •
Dipantulkan oleh logam, bergerak menurut garis lurus Dapat melalui udara dan beberapa jenis kertas, kaca/gelas dan bahan plastik Dapat diserap oleh komponen bahan pangan termasuk air Bila dipantulkan dari permukaan bahan maka bahan tersebut tidak menjadi panas • Bila diserap oleh bahan maka bahan itu menjadi panas tergantung dari tingkat absorpsi. Tabel 9.2 Loss Tangents untuk Berbagai Bahan Bahan Air, 15oC Air, 55oC Air, 95oC 0,1 Molal larutan NaCl Steak Suet (Lemak) Polietilen Teflon Kertas Malam parafin
900 MHz
2450 MHz
700 300 200 6700 7000 1100 2 2 660 2
1700 700 450 3400 4000 700 2 2 660 2
9.10. Mekanisme Pemanasan oleh Microwave Microwave mengalirkan arus listrik bolak balik arah 60 kali tiap detik
dengan frekuensi 915 MHz atau 2450 MHz. Pada saat microwave menembus bahan pangan, molekul polar itu
menimbulkan friksi intermolekuler dengan hasil terjadi pemanasan bahan. Laju pemanasan berbagai komponen dalam bahan pangan tidak sama
karena masing-masing memiliki “loss factor” yang berbeda sehingga pemanasan dalam bahan pangan tersebut tidak merata. Ekuilibrasi panas dalam bahan pangan itu terjadi dengan cara konduksi
untuk bagian-bagian yang padat dan konveksi untuk bagian-bagian yang cair.
Pemanasan Konvensional Digunakan api, udara panas, stim, elemen inframerah, kontak dengan lempeng yang panas, dan sebagainya sebagai sumber panas. Panas/kalor bergerak dari permukaan luar ke lapisan dalam makanan, sehingga ada suatu gradien suhu dalam makanan tersebut.
Contoh : steak bisa “garing” pada permukaan dan basah pada bagian dalam.
Pemanasan Microwave Digunakan arus listrik dengan frekuensi 915 MHz atau
2450 MHz Pemanasan berlangsung serentak pada lapisan makanan sedalam microwave menembus ke dalam makanan tersebut, dengan cara friksi intermolekuler. Pemanasan microwave tidak mengakibatkan pencokelatan Non-Enzimatis ataupun pembentukan kerak. Apabila microwave dimaksudkan untuk menghasilkan makanan dengan ciri-ciri pemanasan konvensional, maka harus dikombinasikan dengan cara pemanasan konvensional yaitu Air Convection Microwave Oven
9.12 Mesin-mesin Generator Microwave Generator yang paling banyak dipakai dikenal sebagai
Magnetron Magnetron menghasilkan energi radiasi frekuensi tinggi, dengan output energinya diukur dalam kilowatt Panas yang dihasilkan tergantung dari ukuran magnetron, jumlah bahan pangan yang dipanaskan dan lama pemanasan. Keamanan oven microwave umumnya sangat baik, begitu pintu oven dibuka, suplai arus terhenti. Microwave dapat merusak mata dan jaringan lain bila terkena Microwave umum dipakai untuk “baking” blansing, memasak, pasteurisasi, sterilisasi dan peleburan makanan beku
